用于监控制冷机的制冷剂填充量的方法、制冷机以及机动车与流程

本发明涉及一种用于监控制冷机的制冷剂填充量的方法，制冷机包括：用于压缩制冷剂的压缩机；用于使制冷剂减压的减压装置；高压热交换器，制冷剂在由压缩机压缩之后经过该高压热交换器以便将热输出给热交换介质，尤其是空气；以及低压热交换器，在通过减压装置减压之后，引导制冷剂通过该低压热交换器以用于吸收所述或另一热交换介质的热，其中，根据多个运行温度确定与制冷剂填充量相关的液位信息。此外，本发明涉及一种制冷机以及一种机动车。

背景技术：

1、在机动车中，制冷机例如用作空调设备的一部分用以实现车内空间的冷却。但制冷机也在从工业应用到冰箱的多种其它应用领域中使用。通过在制冷机的制冷剂循环中使制冷剂压缩和膨胀，可以有目的地输送热。在此，为了完全实现热输送并且尤其是为了实现高效率的热输送，应利用制冷剂保持一定液位的制冷剂循环。

2、在机动车的空调设备中，通常假设在运行中的制冷剂损失很小，即，与最初的制冷剂填充度相比，该损失不导致过大地限制制冷功率。但在机动车的使用时间较长时，此时用户可以明显感到制冷功率下降。此外，在制冷剂循环的填充不足时，除了制冷功率不足之外，也可能出现压缩机的损坏，因为由此可能不再能将足够多的用于润滑的油输送给压缩机。

3、原则上可行的是，以固定的保养周期补充制冷剂，以避免可感觉到的制冷功率下降和由此引起的抱怨。但由于制冷剂液位不能容易地测得，并且不仅填充过量而且填充不足都可能在运行中带来缺点甚至构件损坏，在此通常需要完全更换制冷剂，也就是说，抽出现有的制冷剂，并且用规定量的制冷剂完全重新填充制冷剂循环，包括替换与制冷剂一起抽出的油。由此，在定期更换制冷剂时可能出现高的保养成本。这是因为为了对于所有应用场景和机动车车型以及在同批次内出现偏差的情况下，也始终基本上及时地进行制冷剂更换，必须预防性地足够短地选择保养间隔，因为否则可能出现冷却无效或甚至压缩机损坏。

4、公开文献de 10 2013 019 498 a1提出，监控制冷机的不同的运行参数，并且根据该运行参数估算制冷剂填充量。所估算的制冷剂填充量可以用于根据需要将制冷剂从储备器中引入制冷剂循环或者从制冷剂循环中导出。但尤其是在其中应取消附加的制冷剂储备器的情况下(也在该公开文献阐述的装置中)，期望的是，与该文献中的教导相比，实现更准确地预测制冷剂填充量或与初始的制冷剂填充量的偏差。

技术实现思路

1、由此，本发明的目的是，给出一种用于监控制冷剂填充量的改进的方法，该方法尤其是实现了更准确地估算制冷剂填充量。

2、根据本发明，该目的通过开头所述类型的方法实现，其中，与在由压缩机压缩之后的制冷剂的温度无关地确定液位信息，其中，使用所述热交换介质或所述另一热交换介质的温度作为运行参数中的一个运行参数，其中，在满足与液位信息相关的指示条件时，操控指示装置向用户或外部的装置给出指示。

3、在本发明的范围内已经已知，当不考虑在由压缩机压缩之后的制冷剂的温度(例如在公开文献de 10 2013 019 498 a1中使用该温度)时，可以显著更准确地估算制冷剂填充量或制冷剂填充量的变化，因为该参量可能具有一定的惯性/惰性，并且由此仅在一定条件下可以适合用于描述制冷机的当前实际存在的运行状态。在本发明的范围内已经已知，当代替制冷剂循环的该参数地考虑所述热交换介质或所述另一热交换介质的温度时，可以实现特别好的精度。如稍后还将解释的那样，由此不必改变所考虑的运行参数的数量，从而尽管计算消耗基本上相同，但可以实现改善的精度。此外，例如通过使用电阻温度传感器，实现以低的技术成本进行温度监控，从而根据本发明的方法可以以最低的技术成本实现。

4、被监控的制冷机尤其可以是机动车的空调设备的制冷机，或者可以用于冷却机动车的组件，例如机动车电子器件，电池或发动机。

5、可以利用传感器技术获取运行温度。但也可行的是，基于操控信息确定运行参数中的至少一个运行参数，这种操控信息例如总归在制冷机或机动车的控制装置中待用，并且例如用于压缩机控制。例如，可以利用传感器技术获取温度和压力，并且可以基于操控信息确定压缩机的转速和/或功率。但替代地，也可以利用传感器技术获取与压缩机相关的参量。

6、液位信息可以直接描述制冷剂循环的制冷剂填充量，并且例如示出处于制冷剂循环中的制冷剂的重量。尤其是，如稍后还将解释的那样，根据训练数据训练用于确定液位信息的算法，但可以有利的是，通过以下方式至少尽可能地补偿在初始液位方面的公差或与公差相关的在各个车辆之间的偏差的影响，即，代替地确定描述与初始的填充量的偏差的液位信息。尤其是当或者仅当描述填充量的液位信息低于极限值或与描述初始填充量的液位信息的偏差超过极限值时，可满足指示条件。

7、例如，指示可以是指出维护需求的光学的或声学的指示。补充地或替代地，例如可以通过无线电将指示传输给修理厂、车辆制造商等。该指示尤其是可以包括液位信息或与液位信息相关的信息。这尤其是可以实现，向用户或外部的装置告知应再次填充的制冷剂的量。补充地或替代地可以实现，与指示条件的满足无关地，或者在满足指示条件之后的任意时刻，从控制装置或故障存储器中读取液位信息，在显示装置处显示，等。

8、通常，在制冷机中使用实现相变的制冷剂。由于这种制冷剂通常在高压热交换器中冷凝，高压热交换器也可以称为冷凝器。相应地，低压热交换器可以称为蒸发器。

9、可以使用在被高压热交换器加热之前的热交换介质的温度作为运行参数。尤其是，这可以是唯一使用的、与所述热交换介质或所述另一热交换介质的温度相关的运行参数。例如，该温度可以通过用于热交换介质的在高压热交换器的输送管路处的温度传感器获取。在设计根据本发明的方法时，已经已知，尤其有利的是，考虑该温度而不是在由压缩机压缩之后的制冷剂的温度。

10、根据本发明，根据多个运行参数确定液位信息。除了所述热交换介质或所述另一热交换介质的温度之外，尤其是除了在被高压热交换器加热之前的热交换介质的温度之外，可以使用在由压缩机压缩之前的制冷剂的压力和/或在由压缩机压缩之后的制冷剂的压力和/或在由压缩机压缩之前的制冷剂的温度和/或压缩机的转速和/或输送给压缩机的电功率作为用于确定液位信息的运行参数。优选地，考虑这些参数中的至少几个用于实现尽可能准确地确定液位信息。尤其是，可以使用所有所描述的参量。在设计根据本发明的方法时已经已知，在这种情况中实现尤其准确地估算制冷剂填充量或其变化。但不必评估所有这些运行参数。例如，在设计根据本发明的方法时也已知，在不考虑输送给压缩机的功率的情况下已经可以实现良好的精度。

11、尤其优选地，可以仅考虑所描述的参量作为运行参数。根据本发明，不考虑在压缩机之后的制冷剂的温度(在开头引用的公开文献de 10 2013 019 458中评估该温度)。由此，可以避免由于可能出现的该参量的惯性/惰性而引起的偏差。

12、可以通过算法确定液位信息，该算法通过机器学习的方法进行参数化/配置参数。尤其是，作为算法或算法的一部分，可以使用神经网络。在设计根据本发明的方法时，当训练具有6个人工神经元的神经网络时，已经实现了良好的预测质量。但数量更多或更少的人工神经元也可以提供好的结果，例如具有3至20个人工神经元的神经网络，尤其是具有5至10个人工神经元的神经网络。

13、在此，可以如此产生训练数据，即，根据实际获取的状态训练神经网络或算法。这例如可以通过以下方式实现，即，训练数据组分别描述用于瞬间运行状态或瞬间时刻的运行参数。相应地，也可以获取在相应时刻实际上瞬间存在的制冷剂填充量，并且在监控式训练时用作训练数据组的一部分。

14、除了神经网络，替代地也可通过机器学习方法进行其它的算法的参数化。例如，通过机器学习，可以通过回归分析实现预设的函数的参数化。

15、该算法可以是或者包括神经网络，尤其是前馈网络或者反馈的神经网络，其中，在神经网络的至少一个人工神经元中，通过激活函数形成/呈现根据该人工神经元的输入参量确定的中间值，以提供该人工神经元的输出数据，其中，直接进行激活函数计算，或者通过使用数值表近似计算。通常，在神经网络中的人工神经元的激活函数是非线性函数。例如，可以使用tanh函数作为激活函数。这种非线性的函数的计算不是常用的，从而例如在机动车的空调控制器中存在的运算性能可能不够用于实时地计算这种激活函数。由此，代替精确地进行激活函数计算，可以通过数值表使用激活函数的近似计算，该数值表为确定的中间值分配确定的输出数据。优选地，输出参量不是直接读取，而是基于数值表中的参量进行中间值的尤其是线性的内插。由此，可以实现在所需的计算消耗最少和所实现的精度之间的良好折中。

16、尤其是在持续的行驶运行中，可以重复地确定液位信息，其中，指示条件的满足与多个先后确定的液位信息相关。在简单的示例中可以检查，例如确定数量的相继的液位信息是超过还是低于极限值，并且仅仅在这种情况中可以满足指示条件。

17、但尤其优选地，重复地确定液位信息，其中，指示条件的满足与预设数量的最后确定的液位信息的平均值或加权平均值相关。当用于确定液位信息的算法假设制冷机处于非静态的状态中时，这可以是有利的。但这可能导致，运行参数的突变可能导致液位信息的突变，这种突变与实际的液位不相关。这基本上可以通过所解释的、尤其是加权求平均值避免，因为由此使液位信息的时间曲线变平滑。替代地，这例如可以通过在使用合适的平滑方法之前对液位信息的时间曲线滤波，例如基于运行参数和/或当前计算的填充量预测的梯度相关的滤波实现。

18、除了根据本发明的方法，本发明涉及一种制冷机，该制冷机包括：用于压缩制冷剂的压缩机；用于使制冷剂减压的减压装置；高压热交换器，在制冷机运行时，制冷剂在由压缩机压缩之后被引导通过该高压热交换器以用于将热输出给热交换介质，尤其是空气；以及低压热交换器，在制冷机运行时，在通过减压装置减压之后，引导制冷剂通过该低压热交换器以用于吸收所述或另一热交换介质的热，其中，制冷机包括设定成用于执行根据本发明的方法的控制装置。

19、对根据本发明的方法公开的特征可以以具有在此所述的优点的方式转用到根据本发明的制冷机上，并且反之亦然。

20、此外，本发明涉及一种具有制冷机的机动车，制冷机具有：用于压缩制冷剂的压缩机；用于使制冷剂减压的减压装置；高压热交换器，在制冷机运行时，制冷剂在由压缩机压缩之后被引导通过该高压热交换器以用于将热输出给热交换介质，尤其是空气；以及低压热交换器，在制冷机运行时，在通过减压装置减压之后，引导制冷剂通过该低压热交换器以用于吸收所述或另一热交换介质的热，其中，机动车包括设定成用于执行根据本发明的方法的控制装置。

21、控制装置可以集成在制冷机中。在这种情况中，根据本发明的机动车包括根据本发明的制冷机。制冷机尤其可以是用于调节机动车内部空间温度的调温装置的一部分。与控制装置是否集成在制冷机中无关地，控制装置可以是空调设备的一部分，并且例如通过热管理控制器实现。

22、对根据本发明的方法或根据本发明的制冷机公开的特征可以以具有在此所述的优点的方式转用到根据本发明的机动车上，并且反之亦然。